基于逆系统多模型内模主动容错控制

针对现有非线性系统对故障容错的快速性和可靠性不足,从而导致容错失败的问题,为解决上述问题,研究了一类具有可能故障先验知识的非线性系统,提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)建模的逆系统多模型内模主动容错控制方法.采用 LS-SVM 对系统正常以及各种先验故障情形的逆系统进行建模,构造系统的逆模型库,根据逆系统方法将逆模型与被控系统串联形成伪线性系统,设计具有良好鲁棒性能的内模控制器.系统在线运行时,监控决策机制基于对系统性能指标的仿真计算,结果表明在无需改变内模控制器的情况下达到对非线性系统故障容错的快速性和可靠性,证明方法的有效性.     

基于支持向量机α阶逆系统方法的非线性内模控制

为了提高传统逆系统方法的鲁棒性和抗干扰能力, 提出了基于支持向量机α阶逆系统方法的非线性内模控制新方法. 该方法利用支持向量机辨识非线性系统的α阶逆模型, 并将其串连在原系统之前得到复合的伪线性系统. 对求得的伪线性系统采用内模控制方法进行控制. 仿真结果证明了该方法的有效性. 理论分析和仿真结果均表明, 该方法不依赖于系统的模型, 且较一般的逆系统方法鲁棒稳定性好, 设计简单, 跟踪精度高, 是解决非线性系统控制的一种可行的理论方法.     

基于LS-SVM/PID复合逆系统的预测控制

为了提高预测控制算法的控制性能,提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)/PID复合逆系统的预测控制算法。该算法在PID控制的基础上,利用LS-SVM离线建立被控对象的非线性逆模型作为前馈控制器,形成直接逆控制,其克服了逆系统方法鲁棒性不强的缺陷,并与原系统串联构成一个伪线性系统;然后,结合预测控制算法实现系统的预测控制。仿真结果表明,该算法具有较好的跟踪性能和抗干扰能力。     

基于逆系统方法的非线性内模控制

针对一类非线性连续系统,利用小波网络逼近原系统的α阶积分逆系统,针对复合后 的伪线性系统提出了基于逆系统方法的内模控制,证明了闭环系统的鲁棒稳定性,分析了系统 性能.仿真结果表明所提的方法控制性能好,精度高,且控制器设计简单.     

一阶伪线性系统的模型参考输出跟踪控制

针对伪线性系统的模型参考输出跟踪问题,设计伪线性系统的模型参考跟踪策略.控制器分为两部分,其一为反馈镇定控制器,保证闭环系统是渐近稳定的;另一为前馈补偿控制器,通过求解基于控制器存在条件建立的方程组得到控制器的参量矩阵,使得闭环系统的输出渐近跟踪参考系统的输出,且当系统中存在时变系数时方法仍是有效的,控制器中保有部分自由度可以进一步利用,以提高具体控制任务所需的系统性能.数值仿真验证了所提出方法的有效性.     

超混沌系统的逆系统滑模跟踪控制研究

根据逆系统设计方法,对超混沌系统进行线性化并解耦,构造出一个伪线性系统;并基于指数趋近律,设计了伪线性系统的滑模变结构控制策略,从而推导出超混沌系统的目标跟踪控制器.以一个四维超混沌系统为例进行控制研究,仿真结果表明,在控制作用下,超混沌系统能实现对平衡点、周期状态目标的稳定跟踪控制以及对混沌信号的同步控制.研究结果为实现其他超混沌系统的控制与同步提供了借鉴.     

基于支持向量机的非线性内模解耦控制

针对非线性内模控制在应用于多变量系统时逆模型难以建立的问题, 提出了支持向量机α阶逆系统的内模解耦控制方法. 该方法利用支持向量机辨识非线性系统的逆模型, 并将其串连在原系统之前, 运用逆系统方法的思想, 将一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统通过反馈线性化解耦成多个相互独立的单输入单输出的伪线性复合子系统. 对求得的伪线性系统采用内模控制方法进行控制. 仿真试验表明该方法不需要系统精确的数学模型, 较一般的逆系统方法鲁棒稳定性好, 设计简单, 跟踪精度高, 是解决多变量非线性系统控制的一种可行的理论方法.     

基于逆系统迭代学习观测器的故障调节方法

针对一类满足Lipschitz条件的多输入多输出非线性可逆系统执行器故障问题,提出了一种基于迭代学习观测器的逆系统内模故障调节方法。引入PD型迭代学习策略,设计了迭代学习故障诊断观测器,用于对执行器未知时变故障进行快速、准确估计。根据故障估计值,结合逆系统方法对逆模型进行补偿,使得补偿后的逆模型与非线性被控对象串联仍为伪线性系统;再结合内模控制实现了伪线性系统的容错控制。最后,通过仿真算例验证了该方案的有效性。     

MDF施胶系统的神经网络逆复合控制器设计

针对中密度纤维板(MDF)施胶系统,在分析其物理特性的基础上,利用神经网络广义逆控制的方法设计出期望的伪线性系统,并结合经典控制理论,采用PID控制器作为该伪线性系统的闭环控制器.由神经网络广义逆系统与作为附加控制器的PID控制器结合在一起构成的控制器称作神经网络逆复合控制器.为验证该控制器的可行性,通过Matlab进...     

基于逆系统方法的内模控制在吊车消摆运动中的应用

针对非线性、欠驱动的桥式吊车水平运动系统，先运用非线性逆系统方法将其转化为伪线性系统，然后按照线性系统理论设计内模控制器来控制吊车的水平定位．同时设计了一个角度反馈控制器来确保摆角迅速衰减．最后和常规PID、模糊控制做了比较．实验结果表明，本方案能保证定位无静差、摆角迅速衰减，同时具有良好的抗干扰能力和较强的鲁棒性，控制效果优于PID和模糊控制．     

Internal model control based on a novel least square support vector machines for MIMO nonlinear discrete systems

To improve the robustness of the traditional inverse system method, the internal model control based on a novel least square support vector machines (LS-SVM) is proposed. The novel LS-SVM considers general errors that include noises of input variables and output variables as empirical errors. The data of original MIMO discrete system is exploited to approximate its inverse model by the novel LS-SVM. By cascading the inverse model and the original system to constitute a decoupling pseudo-linear system, the internal model control strategy is carried out to the pseudo-linear system to realize the effective control. Simulation validates that the novel LS-SVM used in the inverse system identification is effective and shows that the internal model control of nonlinear discrete systems has better robustness of anti-interference and parameters varying than that of the open-loop system only based on inverse control.     

基于最小二乘支持向量机的非线性系统鲁棒自适应跟踪控制

提出了一种基于最小二乘支持向量机的非线性系统鲁棒自适应跟踪控制方法. 该方法通过最小二乘支 持向量机在线修正由于建模误差、不确定因素等引起的非线性系统逆误差,使得系统输出可以准确跟踪参考模型输 出. 最小二乘支持向量机的参数调整规律由李亚普诺夫稳定性理论导出. 文中证明了非线性系统的稳定性,仿真结果 证明了该方法的有效性.     

基于最小二乘支持向量机的自适应逆扰动消除控制系统

研究一种基于最小二乘支持向量机的自适应逆扰动消除控制器的设计问题,给出了基于最小二乘支持向量机的建模和逆建模方法,以及贝叶斯证据框架下高斯核支持向量机估计算法的参数选择方法.仿真结果验证了该方法的有效性.     

冥函数变换在短时交通流组合预测中的应用

实际交通流是一个明显含有噪声的非线性时间序列。针对这一特点提出对此时间序列进行冥函数变换,变换之后的噪声会比原始信号的压缩程度更大,从而降低白噪声对预测结果的不利影响;利用最小二乘支持向量机（LS-SVM）对自回归求和滑动平均（ARIMA）模型的预测结果进行循环补偿;通过冥函数反变换对输出结果进行相应的信号还原。实验预测结果表明,经过冥函数变换后的组合预测模型具有较高的预测精度。     

基于LS-SVM逆模型的青霉素发酵软测量方法

针对青霉素发酵过程中的某些关键生物参数(如菌体浓度、基质浓度、产物浓度)难以实时在线测量的问题,提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)逆模型的软测量方法。该方法用具有高斯核函数的LS-SVM,离线建立被测对象的静态非线性逆模型。由静态非线性逆模型外加若干表征非线性动态特征微分器,构成了非线性系统的逆系统,将此逆系统串联在原发酵系统之后,得到"线性化"的伪线性系统。仿真结果表明,该方法能够对青霉素发酵过程中不可在线测量的关键变量进行预测,且达到了较高的测量精度。     

Adaptive sliding inverse control of a class of non-linear systems preceded by unknown non-symmetrical dead-zone

This paper deals with the adaptive control of a class of continuous-time non-linear dynamic systems preceded by unknown non-symmetrical, non-equal slope dead-zones. By exploring the properties of the dead-zone model intuitively and mathematically, a dead-zone inverse is constructed. Based on this inverse construction, an adaptive sliding controller is designed. Lyapunov stability analysis shows that the proposed adaptive control law ensures global stability of the adaptive system and achieves desired tracking precision. Simulation results attained for an uncertain non-linear system are presented to illustrate and further validate the effectiveness of the proposed approach.     

Global disturbance rejection for nonlinear lower triangular systems with iISS inverse dynamics and uncertain exosystem

This paper concerns about the global disturbance rejection problem for uncertain nonlinear lower triangular systems with integral input‐to‐state stable (iISS) inverse dynamics and an uncertain exosystem. The main challenges addressed in this paper include uncertain exosystem, unknown control direction, iISS inverse dynamics, and complex structure of lower triangular systems. Because of the presence of both uncertain exosystem and unknown control direction, simply combining the existing techniques for each of these challenges cannot solve the proposed problem. In fact, to handle the current case, appropriate new update laws for the estimators of the uncertain parameters are required, such that the estimators can be successfully integrated with the internal model principle. Furthermore, the changing supply function technique for iISS systems is utilized to deal with the iISS inverse dynamics. With the proposed controller, the closed‐loop system is globally asymptotically stable, and the disturbance is globally rejected. Two simulation examples are finally presented to show the effectiveness of the proposed control scheme and the practical relevance of our work. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Robust near-optimal output feedback control of non-linear systems

This work proposes a robust near-optimal non-linear output feedback controller design for a broad class of non-linear systems with time-varying bounded uncertain variables. Both vanishing and non-vanishing uncertainties are considered. Under the assumptions of input-to-state stable (ISS) inverse dynamics and vanishing uncertainty, a robust dynamic output feedback controller is constructed through combination of a high-gain observer with a robust optimal state feedback controller synthesized via Lyapunov's direct method and the inverse optimal approach. The controller enforces exponential stability and robust asymptotic output tracking with arbitrary degree of attenuation of the effect of the uncertain variables on the output of the closed-loop system, for initial conditions and uncertainty in arbitrarily large compact sets, provided that the observer gain is sufficiently large. Utilizing the inverse optimal control approach and singular perturbation techniques, the controller is shown to be near-optimal in the sense that its performance can be made arbitrarily close to the optimal performance of the robust optimal state feedback controller on the infinite time-interval by selecting the observer gain to be sufficiently large. For systems with non-vanishing uncertainties, the same controller is shown to ensure boundedness of the states, uncertainty attenuation and near-optimality on a finite time-interval. The developed controller is successfully applied to a chemical reactor example.     

基于最小二乘支持向量机的一类非自治系统自适应控制

提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的一类不确定非自治系统自适应控制器设计方法.该方法基于最小二乘支持向量机来估计对象的部分未知非线性项,并给出了最小二乘支持向量机权向量和偏移值的在线学习规则.利用李亚普诺夫理论严格证明了整个闭环系统的跟踪误差、控制器参数以及最小二乘支持向量机权参数和偏移值的一致最终有界.此控制方法可以保证对象在线稳定地跟踪任何光滑的目标轨迹,仿真结果表明了此控制方法的可行性和有效性.     

基于LS-SVM的BTT导弹动态逆反演控制

基于LS -SVM理论、动态逆控制和反演控制方法,针对具有非匹配不确定性的BTT导弹非线性数学模型,设计了一种基于LS- SVM的BTT导弹动态逆反演控制律;对传统反演控制律设计的不足之处,采用LS- SVM法逼近BTT导弹控制系统中带有未知成分非线性函数,从而实现了无需精确数学模型的全新控制律,避免了因建模误差对控制带来的不良影响,在此基础上,利用李亚普诺夫方法证明了系统的稳定性和收敛性;仿真结果表明,文章所设计的控制律,对导弹控制系统中存在的不确定因素具有较强的鲁棒性和自适应性.